感溫片的沖壓模具設計及成形工藝-落料沖孔翻邊正裝復合模含11張CAD圖

感溫片的沖壓模具設計及成形工藝-落料沖孔翻邊正裝復合模含11張CAD圖,感溫片,沖壓,模具設計,成形,工藝,沖孔,翻邊正裝,復合,11,十一,cad 1 摘 要 闡述了復合模的結(jié)構(gòu)設計工程及其工作過程，通過系統(tǒng)的工藝分析，采用 沖孔、落料等工序進行加工。通過計算工藝力以確定模具壓力中心， 并選擇壓力機的型號。落料凹模通過凹模固定板與下模座連接來固定。 模具采用下出料方式和彈性卸料卸料裝置。本模具結(jié)構(gòu)較簡單，性能 可靠，工作平穩(wěn)，提高了生產(chǎn)效率，降低勞動強度和生產(chǎn)成本。 關(guān)鍵詞：級進模沖壓工藝模具設計沖孔落料 2 Abstract The passage expounds on the structure designing project and work process of the progressive die, and uses some working procedures, such as punching, flanging, blanking and so on, to process through the technologic analysis of the system. Through calculating the process to determine the center of the dies pressure, and select the model of the presses. Blanking die is fixed by connecting the die holder with the die set. The die adopts the way of lower ejection and elasticity discharge devices.Its structure is relatively simple, the performance is reliable and the work is steady. It has improved the producing efficiency and reduced the intensity of labor and cost of production. Keywords:Progressive die; Stamping process; Mold designing; Punch; Blanking 3 目 錄 1 緒論 .1 1.1 概述 .1 1.2 沖壓模地位及我國沖壓技術(shù) .1 2 工件工藝性分析及方案確定 .3 2.1 工件工藝性分析 .3 2.2 工藝方案確定 .4 3 排樣及計算材料利用率 .6 3.1 計算預沖孔大小 .6 3.2 確定排樣方式 .6 3.3 計算材料利用率 .6 4 沖裁力及壓力中心計算 .8 4.1.落料力 .8 4.2 卸料力 .8 4.3 沖孔力 .8 4.4 頂件力 .9 4.5 翻邊力 .9 4.6 總沖壓力 .9 4.7 計算壓力中心 .9 5 主要工作部分尺寸計 .11 5.1 落料刃口尺寸 .11 5.2 翻邊工作刃口尺寸 .12 6 凸模、凹模及凸凹模的結(jié)構(gòu)設計及校核 .14 6.1 落料凹模結(jié)構(gòu)設計 .14 6.2 落料、翻邊凸凹模外形尺寸 .17 6.3 沖孔、翻邊凸凹模外形尺寸 .17 6.4 沖孔凸模外形尺寸 .18 7 主要零部件設計 .21 7.1 模柄的設計 .21 4 7.2 固定板和墊板的設計 .22 7.3 定位零件的設計 .23 7.4 出件機構(gòu)的設計 .25 8 模架的選擇 .30 8.1 模架的選擇 .30 8.2 模具的閉合高度計算 .30 9 選擇沖壓設備 .31 10 模具總裝圖及裝配工藝性 .32 10.1 模具工作原理 .32 總結(jié) .33 致謝 .35 參考文獻 .36 5 1 緒論 1.1 概述 日常生產(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機床的底座、機身外殼，小 到一個胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關(guān)系。模具 的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形，模具的加工質(zhì)量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質(zhì)量。 因為各種產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄 模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。隨著科學技術(shù)的進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā) 展，沖壓加工技術(shù)的應用愈來愈廣泛，模具成形已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。 1.2 沖壓模地位及我國沖壓技術(shù) 1.2.1 沖壓模相關(guān)介紹 冷沖壓:是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形， 從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法沖壓可分為五個基本工序：沖裁、 彎曲、拉深、成形和立體壓制沖壓模具:在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加 工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模） 。沖壓模 按照工序組合分為三類：單工序模、復合模和級進模。復合模與單工序模相比減少了 沖壓工藝，其結(jié)構(gòu)緊湊，面積較小；沖出的制件精度高，工件表面較平直，特別是孔 與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄料，可充分利用短料和邊角余料；適合大 批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，所以得到廣泛應用，但模具結(jié)構(gòu)復雜，制造困難沖壓模具是沖 壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn) 成本等，與模具設計和制造有直接關(guān)系。模具設計與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一 個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和 新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 1.2.2 沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，沖模約占模具工業(yè)的 50%， ，在國民經(jīng)濟各個部門，特別是汽 車、航空航天、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門 得到極其廣泛的應用。 1.2.3 我國沖壓模具市場情況 我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展， 但與國發(fā)經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復雜、長壽 命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進 6 口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。 1.2.4 沖壓模模具水平狀況 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達 50 多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到 12m，壽命 2 億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到 Ra1.5m 的 精沖模，大尺寸（300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平。 1.2.5 我國沖模今后發(fā)展趨勢 根據(jù)我國沖模技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，今后應朝著如下幾個方面 1.開發(fā)、發(fā)展精密、復雜、大型、長壽命模具。 2.加速模具標準化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期。 3.大力開發(fā)和推廣應用模具 CAD/CAM 技術(shù)，提高模具制造過程的自動化程度。 4.積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料。 5.發(fā)展模具加工成套設備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。 2 工件工藝性分析及方案確定 2.1 工件工藝性分析 2.1.1 沖裁工藝性 圖 2-1 零件圖 由零件簡圖 2-1 可見，該工件的加工涉及到落料、沖孔、翻邊或拉深等工序成形。 該零件的外徑為 54mm,屬于小制件，形狀簡單且對稱，適于沖裁加工。 查模具設 計與制造表 2.3 沖壓件內(nèi)、外形所能達到的經(jīng)濟精度，因制件形狀簡單、對稱，沖 裁件內(nèi)外形所能達到的經(jīng)濟精度為 IT12-IT13。 查表 2.5 孔中心與邊緣距離尺寸公差 為0.5mm。 查表 2.7 一般剪切斷面表面粗糙度為 3.2m. 查模具設計與制造 ，得 材料黃銅的力學性能如下： 7 黃銅的性能 抗剪強度 255333MPa 抗拉強度 b 294432MPa 屈服點 s 206MPa 伸長率 29% 材料黃銅，其沖壓性能較好，孔與外緣的壁厚較大，復合模中的凸凹模壁厚部分 具有足夠的強度。 2.1.2 翻邊工藝性 1.翻邊工件邊緣與平面的圓角半徑 r=(23)t 2.翻邊的高度 h=81.5r=1.5 3.翻 邊的相對厚度 d/t=15.16(1.72),所以翻邊后有良好的圓筒壁 4.沖孔毛刺面與翻邊 方向相反，翻邊后工件質(zhì)量沒大影響。 5.查資料預加工孔 15.16 可擴孔到 45 左右，而制件為 28，即滿足翻邊性能。 總體看來：該制件均滿足沖裁工藝性和翻邊工藝性，適于沖裁加工。 2.1.3 判斷能否一次性翻邊成形 由模具設計與制造233 頁預沖孔公式可以得到翻邊高度 H 的表達式:H=(D-d) /2+0.43r+0.72 =D/2(1-K)+0.43r+0.72t 若將 Kmin 帶入上式，則可得到許可的最大的翻邊高度 Hmax 這里凸模采用圓柱形 平底型式孔的加工方式為沖孔。 由 d/t=15.16 的 Kmin=0.55 于是 Hmax=28/2(1-0.55)+0.432+0.721=8.00(mm) 其中: D翻邊后的中經(jīng)(mm) Kmin-極限翻邊系數(shù) r翻邊圓角半徑(mm) t材料厚度(mm) 因工件高度 H=Hmax，所以在平板上能一次性翻邊成形 2.2 工藝方案確定 根據(jù)工件形狀，初步確定采用落料、沖孔和翻邊等工序，現(xiàn)確定以下方案： 方案一：一套落料、沖孔、翻邊復合模 方案二：一套落料、沖孔、翻邊單工序模 方案三：一套落料、沖孔、翻邊連續(xù)模 單工序模 方案一：生產(chǎn)效率高，因為滑塊下行一次既完成落料、沖孔和翻邊等工序，不存 在定位誤差，同軸度高，因此沖壓出來的制件精度也較高；但模具結(jié)構(gòu)較復雜，因此 模具制造難度大。 方案二：生產(chǎn)效率不高，由于要多機床或多道工序完成，致使生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效 8 益都降低；但模具制造周期短。 方案三：生產(chǎn)效率較高，完成落料、沖孔的連續(xù)模生產(chǎn)效率較高，和方案二一樣， 由于第二道翻邊單工序的存在，降低了生產(chǎn)效率不說，精度也難保證。 因此綜合考慮采用方案一，再來確定采用正裝復合模還是采用倒裝復合模。 正裝對于薄沖件能達到平整要求，且廢料不會在凸凹?？變?nèi)積聚，有利于凸凹模 減少最小壁厚。而倒裝不能達到平整要求，而且廢料在凸凹?？變?nèi)積聚，凸凹模要求 有較大的壁厚以增加強度。 從保證沖裁件質(zhì)量、經(jīng)濟性和安全性前提下，綜合考慮采 用正裝復合模，即模具結(jié)構(gòu)為落料、沖孔、翻邊正裝復合模。 9 3 排樣及計算材料利用率 3.1 計算預沖孔大小 該制件是在沖孔后的平板毛坯上翻邊成形，在翻邊時，同心圓之間的距離變化不 顯著，預制孔直徑可以用彎曲展開的方法近似計算： 預沖孔直徑公式 d=D1-2/2（r+t/2）+h 因 D1=D+t+2r h=H-r-t 代入上式，并簡化得： d=D-2(H-0.43r-0.72t) 式中： D翻邊后的中經(jīng)(mm) H翻邊高度(mm) r翻邊圓角半徑(mm) t材料厚度(mm) 這里 D=28mm；H=8mm ； r=1mm；t=1mm 所以 d=28-2（8-0.432-0.721）=15.16(mm) 故翻邊系數(shù) K= d/D=15.16/28=0.54 3.2 確定排樣方式 排樣圖分別如圖 3-1 3.3 計算材料利用率 3.3.1 計算制件的面積 A 制件面積 A 的計算公式： A=/4（ - ）=2108.646922 mm2 式中： D毛坯外徑(mm)=54 d沖孔直徑(mm)=15.66mm 10 圖 3-1 排樣圖 3.3.2 確定搭邊 a 與 a1 的值 查冷沖模設計與制造表 2.5.2 搭邊 a 與 a1 數(shù)值 ,取 a=0.8mm,a1=1.0mm,于是條 料寬度:b=54+2a1=56mm 進距:s =54+a=54.8mm 3.3.3 材料利用率計算 100%= =65.79 =nABs 3512108。 64691600760 3.3.4 計算零件的凈 G G=F.t. 式中: G工件重量（g） F工件面積（ 2 ）cm2 t材料厚度（cm） 材料密度（g/ ）cm3 黃銅密度取 =8.92 g/ cm3 則: G=F.t. =2108.6469 1.018.92102 =18.805g 11 4 沖裁力及壓力中心計算 4.1.落料力 查冷沖模設計與制造第 54 頁，落料力 F落 公式： =KLtF落 式中： -落料力（N）F落 L沖裁件周長(mm) t材料厚度(mm) 材料的抗剪強度（MPa） K系數(shù)，常取 K=1.3 這里 L=54mm t=1mm 取 =300MPa 則 =1.3 541300 =66128.4（N） F落 4.2 卸料力 查冷沖模設計與制造表 3-8 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 取 =0.035k卸 = F卸 K卸 F落 =0.03566128.4 =2314.494（N ） 4.3 沖孔力 查模具設計與制造第 54 頁，落料力 F沖 公式為: =KLtF沖 式中: 落料力（N） F沖 L沖裁件周長(mm) t材料厚度(mm) 材料的抗剪強度（MPa） K系數(shù)，常取 K=1.3 這里 L=27mm t=2mm 取 =300MPa 12 于是 =1.3 271300 =33064.2=66128.4（ N）F沖 4.4 頂件力 查冷沖模設計與制造表 3-8 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 取 =0.06k頂 = F頂 k頂 F頂 = 0.0633064.2 =1983.852（N ） 4.5 翻邊力 查冷沖模設計與制造 ，第 216 頁， 翻邊力公式為 =1.1(D-d)ts翻 其中: 翻邊力(N) 翻 D翻邊后中經(jīng)(mm) d翻邊預沖孔直徑(mm) t材料厚度(mm) s 材料的屈服點(MPa) 這里 D=28mm，d=15.16mm, t=1mm, s=206MPa 于是 =1.13.14(28-15.16)1206 翻 =9135.9682(N) 4.6 總沖壓力 = + + + +總 落 沖 卸 頂 翻 =66128.433064.2 2314.4941157.247+1983.852+9135.9682 =112626.91（ N） 4.7 計算壓力中心 計算壓力中心的目的是使模柄軸線和壓力機滑塊的中心線重合，避免滑塊受偏心 載荷的影響而導致滑塊軌道和模具的不正常磨損，降低模具壽命甚至損壞模具。 4.7.1 沖裁壓力中心的計算 從制件的形狀可以看出，該制件是回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，形狀對稱，故模具沖裁壓力中心 就在原點部位，即無須再來計算了。 13 4.7.2 翻邊壓力中心的計算 因制件結(jié)構(gòu)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)簡單對稱，故其翻邊壓力中心為原點。 14 5 主要工作部分尺寸計 5.1 落料刃口尺寸 查冷沖模設計與制造表 3-3 沖裁模初始雙面間隙 Z ?。?Zmin=0.05mm；Zmax=0.07mm Zmax -Zmin=0.07-0.05mm=0.02mm 對零件圖中未注公差的尺寸，沖壓件一般保證精度 IT14，因制件形狀簡單且對稱， 在這里保證精度 IT13。 由互換性與技術(shù)測量查表 2-1 得 落=0.46 沖=0.27 54 00.46 15.16+0.270 查互換性與測量技術(shù)基礎表 3-6 簡單形狀沖裁時凸凹模的制造偏差得： 落料 =0.03mm; =0.02 mm 沖孔 =0.02mm; =0.02mm 查模具設計與制造表 3-5 磨損系數(shù)取 X=0.5 則 = = = mm =D（ D-X） +A0 （ 540.50.46） +0 53.77+0.30 DT =（ D-） 053.7700.02 校核: | |+| |Zmax Zmin 0.050.02;不滿足 因此只有縮小 ，提高制造精度才能保證在合理范圍內(nèi)。AT 由此?。?0.4（Zmax-Zmin）=0.40.02mm=0.008mmT 0.6（Zmax-Zmin）=0.60.02mm=0.012mmT 故 = D53.77 +0.0120 =DT53.72 00.0080 = =（ +X） 015.3000.02 dT= = mm（ +） +0 15.35+0.020 校核: | |+| |Zmax Zmin 0.040.02;不滿足 15 因此只有縮小 ，提高制造精度才能保證在合理范圍內(nèi)。AT 由此?。?0.4（Zmax-Zmin）=0.40.02mm=0.008mmT 0.6（Zmax-Zmin）=0.60.02mm=0.012mmT 故 =15.35 +0.0120 =T15.3 00.0080 5.2 翻邊工作刃口尺寸 5.2.1 翻邊間隙 如圖 5-1，由于在翻邊過程中，材料沿切向伸長，因此其端面的材料變薄非常嚴重， 根據(jù)材料的統(tǒng)一變形情況，翻邊凹模與翻邊凸模之間的間隙應小于原來的材料厚度。 圖 5-1 翻邊間隙 查冷沖壓模具設計與制造 ，表 5-5 平板毛坯翻邊時凸凹模之間的間隙得 Z/2=0.85mm 5.2.2 翻邊刃口尺寸 1.翻邊凸模的刃口尺寸計算 查互換性與測量技術(shù)基礎表 2-4 查出其極限偏差為： mm27 +0.330 查模具設計與制造表 3-5 磨損系數(shù)取 X=0.5 則 =D（ d+x） 0 = =（ 27+0.50.33） 027.16500.0825 2.翻邊凹模的刃口尺寸計算 根據(jù)翻邊間隙和翻邊凸模的刃口尺寸來確定凹模的刃 口尺寸; = = mm= mmD（ d+x） +140 （ 27.165+20.85） +0.08250 28.865+0.08250 16 6 凸模、凹模及凸凹模的結(jié)構(gòu)設計及校核 6.1 落料凹模結(jié)構(gòu)設計 6.1.1 最小壁厚 沖孔落料復合模的凸凹模其刃口平面與工件尺寸相同，這就產(chǎn)生了復合模的“最小壁厚”問 題。 為了增加凸凹模的強度和減少孔內(nèi)廢料的漲力，可以采用對凸凹模有效刃口以下 增加壁厚或?qū)U料反向頂出的辦法。 6.1.2 模具材料的選擇 從眾多模具材料中選出 9Mn2V 鋼，該模具鋼是一種綜合力學性能比碳素工具鋼好 的低合金工具鋼，它具有較高的硬度和耐磨性，淬火時變形較小，淬透性很好。由于 17 鋼中含有一定量的釩，細化了晶粒，減小了鋼的過熱敏感性，同時碳化物較細小和分 布較均勻。 9Mn2V 鋼的化學成分和物理性能分別如表 6-2 和表 6-3 所示 表 6-2 9Mn2V 鋼化學成分（GB/T 12992000）W% C Si Mn V P S 0.850.95 0.40 1.702.00 0.100.25 0.030 0.030 6-29 表 6-3 臨界溫度 臨界點 Ac1 Acm Ar1 Ar3 溫度（近似值） 730 760 655 690 所以這里不管是凸模、凹模還是凸凹模，材料都選用 9Mn2V 鋼 這里的落料凹模的熱處理硬度為 6062HRC 6.1.3 確定凹模外形尺寸 確定凹模外形尺寸的方法有多種，通常都是根據(jù)零件的材料厚度和排樣圖所確定 的凹模型孔壁間最大距離為依據(jù)，來求凹模的外形尺寸。凹模的刃口形式，考慮到本 例生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強度較高的凹模，故采用階梯形直壁式。凹模的外形 一般有矩形與圓形兩種，凹模的外形尺寸應保證凹模有足夠的強度與剛度，凹模的厚 度還應考慮修模量。凹模的外形尺寸一般根據(jù)沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸 來確定。 查模具設計與制造 ，第 101 頁，凹模厚度和壁厚公式為 凹模厚度: H=Kb(15mm) 式中: K系數(shù)，考慮板料厚度的影響 b沖裁件的最大外形尺寸 凹模壁厚: C=(1.52)H(3040mm) 查模具設計與制造 ，表 4-3 因 b=54 mm 取 K=0.22 故 H=0.2254 =11.88mm C=1.522 =33mm 考慮到翻邊高度 8mm 和保證 H15mm，最后取 H=22mm 凹模形狀簡圖如圖 6-2 18 圖 6-1 凹模 6.1.4 凹模的強度校核 查中國模具設計大典 ，第三卷，表 20.1-18 凹模強度計算公式 Hmin= ) 1.5 (1 2d3d 0 式中: H凹模的最小厚度（mm） F沖壓力（ N） wp許用彎曲應力（MPa） d、do凹模刃口與支承口直徑（mm） 這里 F= =66128.4（N） ；wp= 500MPa；d=53.77mm；do=64mm落 Hmin= )=9.34mm 1.566128.4500 (1253.77364 而真實的凹模厚度為 22mm，所以凹模的強度滿足要求。 6.2 落料、翻邊凸凹模外形尺寸 1.落料、翻邊凸凹模的高度 落料、翻邊凸凹模的高度滿足翻邊高度和凸、凹模之間安全距離外，還考慮翻邊 間隙，保證強度要求，即凸凹模壁厚大于最小壁厚。 這里落料、翻邊凸凹模的高度為 30mm。 19 2.落料、翻邊凸凹模的強度校核 Lmax 163 式中: Lmax沖孔凸模許用的最大自由長度（mm） E沖孔凸模材料的彈性模量（MPa） d凸模或沖孔直徑（mm） 沖件材料的抗剪強度（MPa） t沖件材料的厚度（mm） 這里 E=2.2 MPa;d=53.77mm;t=1mm;=300 MPa 105 于是 Lmax = =2095.4mm 163 162.210553.7731300 而實際的沖孔、翻邊凸凹模厚度為 30mm，所以強度完全滿足要求。 材料同樣選用 9Mn2V 鋼，其熱處理硬度為 5860HRC 落料、翻邊凸凹模簡圖如圖 6-2. 6.3 沖孔、翻邊凸凹模外形尺寸 沖孔、翻邊凸凹模的功能是完成沖孔、翻邊，重要性大，其熱處理硬度也相對比 落料凸模大，其材料選用 9Mn2V 鋼，熱處理硬度為 6062HRC。 1.沖孔、翻邊凸凹模的高度 沖孔、翻邊凸凹模的高度= 沖孔、翻邊凸凹模固定板的厚度+落料凹模的厚度 =12mm +22mm=34mm 20 圖 6-2 落料、翻邊凸凹模 2.沖孔、翻邊凸凹模的強度校核 1）沖孔凹模的強度校核 查中國模具設計大典 ，第三卷，表 20.1-18 凹模強度計算公式 Hmin= ) 1.5 (1 2d3d 0 式中: Hmin沖孔、翻邊凸凹模的最小厚度（mm） F沖壓力（ N） wp許用彎曲應力（MPa） d、do沖孔、翻邊凸凹模刃口與支承口直徑（mm） 這里 F= =33064.2 N wp= 500MP d=15.3mm do=16.3mm 沖 Hmin= )=6.1mm 1.533064.2500 (1215.3316.3 21 2）翻邊凸模穩(wěn)定能力的校核 Lmax 163 式中: Lmax沖孔凸模許用的最大自由長度（mm） E沖孔凸模材料的彈性模量（MPa） d凸?；驔_孔直徑（mm） 沖件材料的抗剪強度（MPa） t沖件材料的厚度（mm） 這里 E=2.2 MPa d=27mm t=1mm =300 MPa 105 于是 Lmax = =745.6mm 163162.21052731300 而實際的沖孔、翻邊凸凹模厚度為 34mm，所以強度完全滿足要求。 沖孔、翻邊凸凹模的簡圖如圖 6-4 6.4 沖孔凸模外形尺寸 1.沖孔凸模的形式 沖孔凸模的形式采用類似直通式的形式，少了階梯形式的復雜，主要受上頂桿孔 和凸模孔的影響，避免出現(xiàn)最小壁厚。 2.沖孔凸模的長度 沖孔凸模的長度=沖孔凸模固定板的厚度+ 落料、翻邊凸凹模的高度+ 超出落料、翻 邊凸凹模的 2mm 則沖孔凸模的長度=12mm+30mm+2mm=44mm 22 圖 6-3 沖孔、翻邊凸凹模 圖 6-4 沖孔凸模 3.強度校核 1）凸模穩(wěn)定能力的校核 查中國模具設計大典 ，第三卷，表 20.1-10 凸模穩(wěn)定能力校核計算公式 Lmax 163 式中: 23 Lmax沖孔凸模許用的最大自由長度（mm） E沖孔凸模材料的彈性模量（MPa） d凸?；驔_孔直徑（mm） 沖件材料的抗剪強度（MPa） t沖件材料的厚度（mm） 這里 E=2.2 MPa d=15.3mm t=1mm =300 MPa 105 于是 Lmax =318mm 162.210515.331300 2）承壓能力的校核 k= p 2 10.5dt 式中: 沖件材料的抗剪強度（MPa） t沖件材料的厚度（mm） d凸模或沖孔直徑（mm k凸模刃口的接觸應力（MPa） p凸模材料的許用壓應力（MPa） 這里 =300 MPa;t=1mm;d=15.3mm;p=1500 MPa 則 k= = =600MPap=100 MPa 2 10.5dt 2300 10.5115.3 即凸模穩(wěn)定能力和承壓能力均滿足要求。 7 主要零部件設計 7.1 模柄的設計 查中國模具設計大典第 3 卷，表 22.5-24 壓入式（JB/T7646.1-1994 ） 選擇 B 型 材料：Q235 熱處理硬度：4348HRC 模柄簡圖如圖 7-1 24 圖 7-1 模柄 7.2 固定板和墊板的設計 7.2.1 沖孔、翻邊凸凹模固定板的設計 查中國模具設計大典第 3 卷，表 22.5-19 圓形固定板 直徑 D=120mm，厚度 H=12mm 材料：45 熱處理硬度 4348HRC 沖孔、翻邊凸凹模固定板的簡圖如圖 7-2 25 圖 7-2 沖孔、翻邊凸凹模固定板 7.2.2 沖孔凸模固定板的設計 沖孔凸模的固定方式有直接固定在模座、用固定板固定和快換式固定三種固定方 式，這里選用固定板固定，且采用臺肩固定。將沖孔凸模壓入固定板內(nèi)，裝配采用 N7/h6 查中國模具設計大典第 3 卷，表 22.5-19 圓形固定板 直徑 D=120mm，厚度 H=12mm 材料：45 熱處理硬度 4348HRC 沖孔固定板簡圖 7-3 7.2.3 墊板的設計 查中國模具設計大典第 3 卷，表 22.5-20 圓形墊板 直徑 D=120mm，厚度 H=6mm 材料：45 熱處理硬度 4348HRC 墊板的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 7-4 26 圖 7-3 沖孔凸模固定板 圖 7-4 墊板 7.3 定位零件的設計 7.3.1 固定擋料銷的設計 固定擋料銷的作用是控制送料步距，分圓形與鉤形兩種，一般裝在凹模上。因圓 形擋料銷結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，我們這里就選用圓形了。 查中國模具設計大典第 3 卷，表 22.5-58 固定擋（JB/T7649.10-1994 ） 選用直徑為 d=6mm,A 型固定擋料銷 材料：45 熱處理硬度：4348HRC 固定擋料銷簡圖如圖 7-5 27 圖 7-5 擋料銷 7.3.2 定位銷的設計 定位銷的作用是提供條料的導向，以免送偏。 材料：45 熱處理硬度：4348HRC 定位銷簡圖如圖 7-6 圖 7-6 定位銷 7.3.3 圓柱銷的設計 1. 上圓柱銷的設計 查中國模具設計大典第 3 卷，表 22.6-12 淬硬鋼和奧氏體不銹鋼圓柱 （GB/T199.2-2000） 上圓柱銷公稱直徑 d=8mm，公差為 m6，公稱長度 l=70 mm 材料：45，普通淬火，表面氧化處理 上圓柱銷簡圖如圖 7-7 28 圖 7-7 上圓柱銷 2.下圓柱銷的設計 查中國模具設計大典第 3 卷，表 22.6-12 淬硬鋼和奧氏體不銹鋼圓柱銷 （GB/T199.2-2000） 下圓柱銷公稱直徑 d=8mm，公差為 m6，公稱長度 l=60 mm 材料：45，普通淬火，表面氧化處理 下圓柱銷簡圖如圖 7-8 圖 7-8 下圓柱銷 7.4 出件機構(gòu)的設計 7.4.1 上出件機構(gòu)的設計 1.推板 參照冷沖壓模具設計與制造 ，第 309 頁，頂板圖 7.28 及表 7.56 材料：45 熱處理：4348HRC 推板簡圖如圖 7-9 2.推桿 查冷沖壓模具設計與制造表 7.54 帶肩推桿尺寸（GB/T2867.1 81） 材料：45 熱處理：4348HRC 推桿簡圖如圖 7-10 29 圖 7-9 推板 圖 7-10 推桿 3.上頂桿 查中國模具設計大典第 3 卷，表 22.5-61 頂桿（JB/T7650.3-1994 ） 材料：45 熱處理硬度：4348HRC 上頂桿的長度 L=沖孔凸模固定板厚度 +上墊板厚度+空閑高度+行程距離 =12+6+10+11 =39mm 上頂桿的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 7-11 30 圖 7-11 上頂桿 4.上頂板 查中國模具設計大典第 3 卷，表 22.5-62 頂板（JB/T7650.4-1994 ） 材料：45 熱處理硬度：4348HRC 上頂板的簡圖分別如圖 7-12 圖 7-12 上頂板 7.4.2 下出件機構(gòu)的設計 下出件機構(gòu)是個彈頂器，裝于下模座，由彈簧驅(qū)動。 1.下頂桿 查中國模具設計大典第 3 卷，表 22.5-61 頂桿（JB/T7650.3-1994 ） 材料：45 熱處理硬度：4348HRC 下頂桿的長度 L=沖孔、翻邊凸凹模固定板厚度 +下模座厚度+翻邊高度和安全距離 =12mm +35mm +11mm =58mm 下頂桿的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 7-13 圖 7-13 下頂桿 2.圓柱螺旋壓縮彈簧 因 卸料力 =2314.494（N） 卸 這里只用一根彈簧，所以該彈簧受力 2314.494（N ） 在滿足工作負荷前提下，查 31 沖模設計應用實例 ，附錄 C1 圓鋼絲螺旋彈簧規(guī)格 選取了序號 78 至 83 的 8 種彈 簧 檢驗是否滿足 S1 ,如果滿足，則可以選用。 總 80 號至 83 號彈簧均滿足要求，因此這里選用 80 號彈簧規(guī)格為 94680GB/T2089-80 彈簧裝配高度 H2=H0- =160-32 =128mm 預 材料：60Si2MnA 熱處理硬度：4348HRC ，彈簧兩端拼緊并磨平。 3.下頂板 查中國模具設計大典第 3 卷，表 22.5-62 頂板（JB/T7650.4-1994 ） 材料：45 熱處理硬度：4348HRC 下頂板的簡圖分別如圖 7-14 圖 7-14 下頂板 下出件機構(gòu)總體簡圖如圖 7-15 圖 7-15 下出件機構(gòu)圖 1-下頂桿 2-導管 3-彈簧 4-托板 5-螺母 32 8 模架的選擇 8.1 模架的選擇 標準模架中，應用最廣的是用導柱、導套作為導向裝置的模架。根據(jù)導柱、導套 配置的不同有以下四種基本型式：對角導柱模架、后側(cè)導柱模架、中間導柱模架、四 導柱模架。 后側(cè)導柱模架適用于一般精度要求的沖模，且可用邊角料，送料及操作方便，可 縱向、橫向送料，這里就選用后側(cè)導柱模架了。 查中國模具設計大典 ，第 3 卷，表 22.4-3 后側(cè)導柱模架 這里選用后側(cè)導柱模架的規(guī)格如下： 上模座：125mm125mm30mm;GB/T2855.5 下模座：125mm125mm35mm;GB/T2855.6 導柱：22mm130mm;GB/T 2861.1 導套：22mm70mm28mm;GB/T 2861.6 33 8.2 模具的閉合高度計算 1.模具閉合高度計算的意義 模具的閉合高度 H 模是指模具在最低工作位置時上模座的上平面與下模座的下平 面之間高度。計算模具的閉合高度 H 模是為選壓力機提供幫助，壓力機的閉合高度應 與 沖模的閉合高度相適應，即滿足：沖模的閉合高度在壓力機的最大閉合高度和最 小閉合 高度之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。 2.計算模具的閉合高度 模具的閉合高度 H 模=上模座厚度 +墊板厚度+上墊板厚度+沖孔凸模固定板厚度+ 落料凸模高度+ 落料凹模高度 +沖孔、翻邊凸凹模固定板厚度+ 下墊板厚度+下模座厚度 +上、下模安全距離 則 H 模=30mm +17mm +6mm +12mm +30mm +22mm +12mm +35mm +10mm=174mm 9 選擇沖壓設備 沖壓設備是提供模具行程能量的，在冷沖壓生產(chǎn)中，為了適應不同的沖壓工作需 要，采用各種不同類型的壓力機。壓力機的類型很多，按傳動方式的不同，主要可分 為機械壓力機和液壓壓力機兩大類。其中機械壓力機在冷沖壓生產(chǎn)中應用最廣泛。隨 著現(xiàn)代沖壓技術(shù)的發(fā)展，高速壓力機、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機等也日益得到廣泛地應用。 為安全起見，防止設備超載，應注意以下幾點： 1.所選沖壓機的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力，即： 壓機 總 2.所選壓力機的閉合高度應與沖模的閉合高度相適應，即滿足：沖模的閉合高度在 壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間。 3.壓力機的工作臺面的必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的余 地，但過大的工作臺面上安裝過小尺寸的沖模時，對工作臺的受力條件也是不利的。 4.壓力機的行程大小應適應，由于壓力機的行程影響到模具的張開高度，因此對于 沖模、彎曲等模具，其行程不宜過大，以免發(fā)生凸模與導板分離或滾珠導向裝置脫開 的不良后果。 由于制件屬于小型制件，又是薄板，要求是大批量生產(chǎn)，考慮到經(jīng)濟性和制件質(zhì) 量，綜合考慮選用開式雙柱可傾式壓力機。 查冷沖壓模具設計與制造表 7.10 開式雙柱可傾式壓力機技術(shù)規(guī)格 這里選用型 34 號 J23-16，它的主要技術(shù)規(guī)格如下 公稱壓力/KN 160 滑塊行程 55mm 滑塊行程次數(shù) 120(次/min） 最大封閉高度 220mm 最大裝模高度 180mm 滑塊中心線至床身距離 160mm 連桿調(diào)節(jié)長度 45mm 床身兩柱間距離 220mm 模柄孔深度尺 60mm 模柄孔直徑尺寸 40mm 工作臺左右尺 450mm 工作臺尺寸前后 300mm 墊板厚度尺 40mm 墊板孔徑尺寸 210 mm 機床外形左右尺寸 921mm 機床外形高度尺寸 1890mm 床身最大可傾角 35 電動機功率 1.5kw 機床總質(zhì)量 1055kg 10 模 具總裝圖及裝配工藝性 10.1 模具工作原理 模具總裝圖如圖 10-1 35 圖 10-1 裝配圖 1-下模座 2-下頂桿 3-下螺釘 4-沖孔、翻邊凸凹模固定板 5-落料凹模 6-下頂板 7-固定擋料銷 8-落料、翻邊凸凹模 9-沖孔凸模固定板 10-墊板 1 11-墊板 2 12-上模座 13-螺釘 14-模柄 15-推桿 16-圓柱銷 17-推板 18-導套 19-上頂桿 20-上頂板 21-沖孔凸模 22-沖孔、翻邊凸凹模 23-導柱 24-下圓柱銷 25-導管 26-彈簧 27-托板 28-螺母 29-定位銷 圖 10-1 為落料、沖孔、翻邊復合模的總裝圖，由于該模具一次性完成 3 道工序， 故有些零件具有多重功能：落料、翻邊凸凹模 8 的外圓起落料凸模的作用，端面起壓 邊的作用，內(nèi)孔起翻邊凹模的作用；沖孔、翻邊凸凹模 22 的內(nèi)孔起沖孔凹模，外圓為 翻邊凸模；此外工作零件還有落料凹模 5 和沖孔凸模 21。 考慮到?jīng)_孔漏料的方便，將 沖孔凸模 21 置于上模；考慮到卸料和出件的方便，采用了安裝在下模的彈頂裝置和利 用安裝在壓力機上的打料機構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將沖孔廢料由常見的內(nèi)部彈性結(jié)構(gòu)向上推出， 改為從導管 25 孔自由漏出，即中間推件力為零，減輕的沖壓負荷，而且也提高了模具 使用壽命。 36 工作時，將剪好的條料放在落料凹模 5 上靠緊固定擋料銷 7 和定位銷 29，壓力機 滑塊帶動上模下行時，沖孔凸模 21 首先與沖孔、翻邊凸凹模 22 進行沖孔，沖孔結(jié)束 后，接著落料、翻邊凸凹模 8 與落料凹模 5 進行落料，上模繼續(xù)下行，落料、翻邊凸 凹模 8 與下頂板 3 的端面接觸，把坯料兩端壓緊，此時落料、翻邊凸凹模 8 的內(nèi)孔與 沖孔、翻邊凸凹模 22 的外孔開始翻邊，這樣就完成了落料、沖孔、翻邊 3 道工序。 當上?；厣龝r，下出件機構(gòu)在彈簧 26 的作用下開始工作，下頂桿 2 帶動下頂板 3 上行 完成出件，當制件留在落料、翻邊凸凹模 8 上，則由上出件機構(gòu)來完成出件，這時推板 17 帶動上 頂桿 19，上頂桿 19 帶動上頂板 20 完成出件。沖孔的廢料從沖孔、翻邊凸凹模 22 下的導管孔落下， 至此整個沖壓工序完成。按模具工作順序，為了避免落料后馬上就進行拉伸，也為了避免同時落料 和沖孔，壓力集中增大，因此沖孔凸模高出落料凸模 2mm，實行先沖孔，再落料，接著壓緊翻邊， 其實落料、沖孔、翻邊復合模成了沖孔、落料、翻邊復合模。 總結(jié) 畢業(yè)設計里的日子是個艱辛的歲月，難忘的歲月。在這 2 個月里，我們系統(tǒng)的完 成了一副模具的設計，感受到了設計人員的艱辛，體會了整個設計過程，其中有說不 出的歡喜與苦辣，看著自己的設計又進一步完善而歡喜，為面臨又一次的困難而感到 痛苦。 畢業(yè)設計是個較完整的設計過程，包括 1 張零號裝配圖和 8 張三號零件圖，含 有兩萬字的說明書，比較全面、系統(tǒng)的介紹了設計的原理，設計的目的，從而使讀者 能比較容易的明白和學習。 畢業(yè)設計對我們馬上從事工作打下了堅實的基礎，其中包 括設計能力，電腦繪圖能力，特別是堅持，不怕困難的勇氣。 畢業(yè)設計也加強了同學 們之間的互助，你有不懂的問他，他有不懂的問你，這樣加強的同學們之間的學習， 37 交流，提升了設計進度。 通過設計，也讓我們學會了怎樣運用網(wǎng)絡，運用這復函豐富 的網(wǎng)絡資源，和檢索有用東西的能力。查閱圖書館資料，在網(wǎng)上收集一些，這樣一步 步來完成了我們的設計。 由于學校圖書館里關(guān)于畢業(yè)設計的資料有限，有的書還不能 借出，為了搞好設計，我把工作位置搬到了圖書館，還通過計算機查閱一些有用的資 料，為我的設計能順利進行做了鋪墊。 當設計說明書字數(shù)不斷的增多和一張張圖紙設 計完善出來，我的心里別有一翻滋味?；剡^以前走過的艱辛歲月，和一張張成果，覺 得不算什么，付出的一切都是值得的。 但這次設計也有不足的地方，特別是標注，標 不來，還有一些文字排版，排版不來，自己運用電腦的能力還待提高。設計過程中， 也老是覺得自己的設計還不夠完善，工藝那方面也不懂多少，希望以后能改正，不要 出現(xiàn)同樣的錯誤，并繼續(xù)發(fā)揚優(yōu)秀的地方。 致謝 通過最后一學期系統(tǒng)又緊張的畢業(yè)設計，感受到設計人員的艱辛，整個過程都是 酸甜苦辣的，從收集資料到制定方案，再到之間的設計過程，最后成果的出來，不知 有多興奮?；匚哆^去的艱辛，再看到一張張的成果，覺得自己付出的完全是值得的。 在這次畢業(yè)設計中，真的感謝謝老師的認真指導，在每周一的見面答疑會上，我們有 什么問題就當面提出，老師也認真回答了我們所提的問題。并及時檢查了每位同學的 設計過程中產(chǎn)生的錯誤，避免了錯誤的繼續(xù)下去。 指導我們的老師是忙碌與辛苦的， 他帶領 20 多個同學的畢業(yè)設計，還要去上課，有時間就檢查同學發(fā)的問題郵件，指出 里面的錯誤，并提出改進方法。 丁老師安排合理的設計進程，認真負責的為我們解決 不懂的地方，讓我們及時的完成了畢業(yè)設計，也避免了讓錯誤帶到以后的工作當中去。 38 39 參考文獻 1 劉建超、張寶忠主編.沖壓模具設計與制造M.高等教育出版社.2010 2 馬霄、任泰安主編.互換性與技術(shù)測量M.南京大學出版社 2011 3 曹立文、王冬、丁海娟、郭士清主編.模具設計大典M.人民郵電出版社 2007 4 閆亞林主編.沖壓與塑壓成形設備M.高等教育出版社.2010